一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法
【专利摘要】本发明公开了一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法，将经过机械分离后得到的金属粉末直接压片电解，不需高温熔析或测出等预处理，以电子为“清洁剂”不需要额外的溶剂，控制好条件可以得到高纯度的铜，运行成本低、操作简便、效率高；可得到铜含量达98.06％的粗铜，此时电流效率为98.12％。
【专利说明】一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子废物资源化处理和有价金属回收领域，具体涉及一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法。
【背景技术】
[0002]印刷线路板(Printed Circuit Boards, PCBs)是电子设备的主要构件，几乎存在于所有的电子产品中。近来年，随着电子信息产业的发展，大量电子垃圾的产生也使得废旧印刷线路板(Waste Printed Circuit Boards, WPCBs)的处理成为人们关注的焦点。废旧印刷线路板成分复杂，含有大量的如Pb、Hg、Cr等重金属以及溴代阻燃剂和多氯联苯等持久性有机污染物。这些物质如果处理不当，对环境和人体的健康危害极大。但是另一方面，印刷线路板制造过程中使用了大量的贵金属(金、银、钯)和贱金属(铜、铁、铝等)，极具回收价值。尤其来说，废旧印刷版中含有约20%的Cu，铜含量比一般的矿石品位高的多，是一般铜矿含量的20-40倍。近年来我国的铜消费量日益增加，铜矿资源短缺，对外依存性加大，影响了我国的经济发展。如果能对废旧印刷线路板中的铜进行有效的回收利用，将会产生巨大的经济价值，在减少环境污染的同时还可以促进废旧印刷线路板中的Cu的资源化循环利用。
[0003]目前，国内外对废弃印刷线路板的资源化处理方法大致可分为机械法、火法冶金、湿法冶金和生物法。机械处理法具有成本低、操作简单、低污染的特点，是目前各国开发的热点。它采用拆卸、破碎、分选等物理方法将WPCBs分离成两部分:一部分是包括树脂在内的非金属材料，一部分是包括铜在内的混合金属材料。机械处理法得到的混合金属材料是金属富集体，附加值不高，需进一步进行有效的分离提纯。经过机械分离后得到的金属粉末，采取的多为使用溶液浸出、萃取后分离金属成分，或者高温熔析分离金属后电解回收其中的铜(申请号:CN200910068428.9)。但是这些方法生产周期长，产生的废液，废气的处理问题也急需解决。因此，该技术的研究趋势应该是如何绿色高效的处理经过机械分离后得到的金属粉末。
【发明内容】
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法，将经过机械分离后得到的金属粉末直接压片电解，不需高温熔析或测出等预处理，以电子为“清洁剂”不需要额外的溶剂，控制好条件可以得到高纯度的铜，运行成本低、操作简便、效率高。与此同时，电解法作为生产铜粉的常用生产方法，得到铜粉的粉末具有纯度高、表面洁净等特点。
[0005]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0006]一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0007]S1、将从废弃印刷线路板中经过机械破碎和静电分选后所得的含铜金属粉末的金属富集体烘干后，加入适量导电胶混合均匀，压制成型，作为阳极；
[0008]S2、将纯铜片制作成与步骤S1所得的阳极大小一致的阴极；
[0009]S3、将步骤S1所得的阳极与步骤S2所得的阴极，于电解槽中固定，调整阴阳极的间距并使反应过程中阴阳极板保持平行；
[0010]S4、加入一定量由CuS04.5H20、NaCl、浓H2S04配制成的电解液，接通电源，调节电流密度，电解一定时间后，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30%(v/v)水/乙醇混合液洗涤，得铜粉。(纯度可达98%以上)。
[0011]作为优选，所述电解液中CuS04.5H20、NaCl、浓H2S04的比例为:CuS04.5H20: NaCl:浓 H2S04 = 2 ?20: 12 ?60: 40 ?196。
[0012]作为优选，所述步骤S3中电流密度为20?120mA/cm2。
[0013]本发明具有以下有益效果:
[0014]将经过机械分离后得到的金属粉末直接压片电解，不需高温熔析或测出等预处理，以电子为“清洁剂”不需要额外的溶剂，控制好条件可以得到高纯度的铜，运行成本低、操作简便、效率高；可得到铜含量达98.06%的粗铜，此时电流效率为98.12%。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法的制备流程图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]如图1所示，本发明实施例提供了一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0018]S1、将从废弃印刷线路板中经过机械破碎和静电分选后所得的含铜金属粉末的金属富集体烘干后，加入适量导电胶混合均匀，压制成型，作为阳极；
[0019]S2、将纯铜片制作成与步骤S1所得的阳极大小一致的阴极；
[0020]S3、将步骤S1所得的阳极与步骤S2所得的阴极，于电解槽中固定，调整阴阳极的间距并使反应过程中阴阳极板保持平行；
[0021 ] S4、加入一定量由CuS04.5H20、NaCl、浓H2S04配制成的电解液，接通电源，调节电流密度，电解一定时间后，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30%(v/v)水/乙醇混合液洗涤，得铜粉。
[0022]所述电解液中CuS04*5H20、NaCl、&H2S04 的比例为:CuS04*5H20: NaCl:浓％804=2?20: 12?60: 40?196 ;所述步骤S3中电流密度为20?120mA/cm2。
[0023]实施例1
[0024]首先称取经过机械处理后的铜含量达83%混合金属粉末50g，添加导电胶后在20MPa下直接压制成板后，将其切割成2cmX5cm的矩形板用作阳极，以尺寸为2cmX5cm纯铜薄片用作阴极；加入100mL电解液，电解液组成为CuS04.5H20(Cu2+12.8g/L) +NaCl (Cl_24g/L) +H2S04 (118g/L);接通电源，按电流密度80mA/cm2设置好电流，开始电解，3h后，电解反应完成，取出电极板，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤所得铜粉，50°C烘干后称量，然后将所得铜粉充分消解后测纯铜含量为98.06%，电流效率为98.12%。
[0025]实施例2
[0026]首先称取经过机械处理后的铜含量达83%混合金属粉末50g，添加导电胶后在20MPa下直接压制成板后，将其切割成2cmX5cm的矩形板用作阳极，以尺寸为2cmX5cm纯铜薄片用作阴极；加入100mL电解液，电解液组成为CuS04.5H20(Cu2+12.8g/L) +NaCl (Cr24g/L) +H2S04 (156g/L);接通电源，按电流密度80mA/cm2设置好电流，开始电解，3h后，电解反应完成，取出电极板，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤所得铜粉，50°C烘干后称量，然后将所得铜粉充分消解后测纯铜含量为97.25%，电流效率为96.34%。
[0027]实施例3
[0028]首先称取经过机械处理后的铜含量达83%混合金属粉末50g，添加导电胶后在20MPa下直接压制成板后，将其切割成2cmX5cm的矩形板用作阳极，以尺寸为2cmX5cm纯铜薄片用作阴极；加入100mL电解液，电解液组成为CuS04.5H20(Cu2+12.8g/L) +NaCl (Cl_36g/L) +H2S04 (118g/L);接通电源，按电流密度80mA/cm2设置好电流，开始电解，3h后，电解反应完成，取出电极板，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤所得铜粉，50°C烘干后称量，然后将所得铜粉充分消解后测纯铜含量为96.27%，电流效率为93.66%。
[0029]实施例4
[0030]首先称取经过机械处理后的铜含量达83%混合金属粉末50g，添加导电胶后在20MPa下直接压制成板后，将其切割成2cmX5cm的矩形板用作阳极，以尺寸为2cmX5cm纯铜薄片用作阴极；加入lOOmL电解液，电解液组成为CuS04.5H20 (Cu2+18g/L)+NaCl (Cl_12g/L)+H2S04(118g/L);接通电源，按电流密度80mA/cm2设置好电流，开始电解，3h后，电解反应完成，取出电极板，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤所得铜粉，50°C烘干后称量，然后将所得的铜粉充分消解后测纯铜含量为97.94%，电流效率为96.61%。
[0031]实施例5
[0032]首先称取经过机械处理后的铜含量达83%混合金属粉末50g，添加导电胶后在20MPa下直接压制成板后，将其切割成2cmX5cm的矩形板用作阳极，以尺寸为2cmX5cm纯铜薄片用作阴极；加入lOOmL电解液，电解液组成为CuS04.5H20(Cu2+12.8g/L) +NaCl (Cl_24g/L) +H2S04 (118g/L);接通电源，按电流密度80mA/cm2设置好电流，开始电解，4h后，电解反应完成，取出电极板，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤所得铜粉，50°C烘干后称量，然后将所得的铜粉充分消解后测纯铜含量为96.64%，电流效率为96.36%。
[0033]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种从废旧印刷线路板的金属粉末中电解制备铜粉的方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、将从废弃印刷线路板中经过机械破碎和静电分选后所得的含铜金属粉末的金属富集体烘干后，加入适量导电胶混合均匀，压制成型，作为阳极； 52、将纯铜片制作成与步骤SI所得的阳极大小一致的阴极； 53、将步骤SI所得的阳极与步骤S2所得的阴极，于电解槽中固定，调整阴阳极的间距并使反应过程中阴阳极板保持平行； 54、加入一定量由CuSO4.5H20、NaCl、&H2SO4配制成的电解液，接通电源，调节电流密度，电解一定时间后，收集阴极铜板表面和阴极沉积下来的铜粉，分别用去离子水、30% (v/v)水/乙醇混合液洗涤，得铜粉。
2.根据权利要求书I所述一种从废旧印刷线路板的含铜金属材料中电解精炼铜的方法，其特征在于，所述电解液中CuS04*5H20、NaCl、&H2S04的比例为:CuS04*5H20: NaCl:浓 H2SO4 = 2 ?20: 12 ?60: 40 ?196。
3.根据权利要求书I所述一种从废旧印刷线路板的含铜金属材料中电解精炼铜的方法，其特征在于，所述步骤S3中电流密度为20?120 mA/cm2。
【文档编号】C25C5/02GK104388987SQ201410706929
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】陈梦君, 楚莹莹, 陈海焱 申请人:西南科技大学